Cronache dalla scuola Gli Astroviandanti

A ogni epoca una grande scoperta per l’umanità

Per la visita al Museo Galileo di Firenze, gli Astroviandanti raddoppiano l’impegno con due articoli: ecco il secondo articolo di Francesco Maio sui galvanometri.


In quest’ultimo anno di studi di fisica mi sono ritrovato faccia a faccia con l’elettromagnetismo, ed è stato affascinante vedere come tutta la realtà sia descritta in ogni piccola sfaccettatura da quattro piccole ed eleganti equazioni. Sto parlando proprio di loro, delle equazioni di Maxwell! Sì, quelle riportate anche sulle famose magliette seguite da: “E luce fu!“.
Si sa, ogni periodo storico può essere associato a qualche grande scoperta dell’umanità: per esempio il 1600 è caratterizzato dalle scoperte astronomiche di Galileo Galilei, i primi anni del 1900 sono ricordati per la Relatività, mentre nel 1800 il protagonista fu l’elettromagnetismo. E, in effetti, quando siamo entrati nel museo Galileo e abbiamo dato un’occhiata agli apparati esposti ci siamo resi conto subito di una cosa: la stragrande maggioranza erano esperimenti relativi proprio all’elettromagnetismo!
Facciamo un passo indietro: sin dall’antichità gli esseri umani conoscevano strani eventi, difficilissimi da prevedere e spiegare: sassi che si attiravano e si respingevano, oggetti che quando venivano toccati facevano prendere la scossa… E nel diciannovesimo secolo i fisici hanno iniziato a cercare di dare una spiegazione più matematica a questi eventi; tuttavia per fare ciò bisognava prima capire a fondo la realtà che li circondava, per cui tutti i più grandi artigiani d’Europa iniziarono a costruire fantasiose macchine, precisissime per l’epoca, per lo studio di quei fenomeni, all’epoca alquanto misteriosi e oggi chiamati collettivamente elettromagnetici. Ed è proprio grazie a queste macchine e ai relativi esperimenti che James Maxwell ha potuto mettere insieme le sue equazioni: esattamente come un grande pittore usa i colori per realizzare il suo più bel quadro, egli, usando le conoscenze accumulate con questi esperimenti, scrisse il suo capolavoro. Ma cos’ha detto di preciso Maxwell con le sue quattro equazioni? Come possiamo tradurre a parole il significato degli strumenti riposti al museo e i risultati che questi hanno dato?
In poche parole, la prima equazione ci dice semplicemente che il campo elettrico (che fa sostanzialmente muovere la corrente nei fili) è creato dalla presenza di cariche elettriche isolate, che possono essere negative oppure positive. Come accade nelle batterie, per esempio. La seconda aggiunge che non esiste una cosa simile per il campo magnetico: se infatti si spezza un magnete, si ottengono comunque due magneti completi, ciascuno con un polo sud e un polo nord!
I fisici ottocenteschi hanno studiato alcune strategie per determinare se esistessero realmente queste fantomatiche cariche elettriche: ecco quindi che entrano in gioco i generatori di elettricità statica, che non sono altro che dei rulli di vetro – visto che all’epoca non esisteva ancora la plastica – che, ruotando, strisciavano contro un “cuscino” in cuoio o pelle. In quel punto l’attrito strappava le cariche dal vetro e le faceva accumulare sulla pelle, e chiunque andasse a toccare quella porzione dell’esperimento sarebbe stato colpito da una piccola scossa elettrica!
Ma sono la terza e la quarta equazione a essere persino più sorprendenti (e, con il senno di poi, anche utili): descrivono infatti come un campo elettrico, variando, generi un campo magnetico e viceversa.
Una ricaduta diretta di queste leggi si trova nelle prime vetrine del museo: prendiamo per esempio i galvanometri, che non sono altro che strumenti per misurare la corrente elettrica che passa attraverso un filo. Per funzionare essi trasformano la corrente in campo magnetico che muove una lancetta non troppo diversa da quella della bilancia del bagno.

Una seconda applicazione è molto vicina alla nostra quotidianità, ed è rappresentata dal motore elettrico, di cui al museo sono riposti vari esemplari, che, sfruttando la quarta equazione di Maxwell, rendono da anni la nostra vita molto più veloce.
È una sensazione indescrivibile trovarsi davanti a così tanti pezzi di storia che, ciascuno in modo diverso, hanno contribuito notevolmente all’avanzamento della conoscenza dell’intera umanità. E fa ancora più strano pensare come grovigli di fili su basi di legno e ottone siano stati i protagonisti degli esperimenti più avanzati dell’epoca, paragonabili a quelli mastodontici del nostro secolo, come gli acceleratori di particelle, i rilevatori di onde gravitazionali e i telescopi.
E la domanda risulta spontanea: cosa ci riserva il futuro della sperimentazione?

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